Закономерности и правила биоразнообразия

Водная экосистема – это единый комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живой и неживой компоненты связаны обменом веществ и распределением потока энерги. Структурно-функцирнальной частью водной экосистемы является гидробиоценоз. Это биологическая система, включающая популяции разных видов растений, животных, микроорганизмов, которые населяют определенный участок водного объекта (водной толщи или дна), то есть определенный биотоп.

Так как в гидробиоценоз входят популяции организмов разных видов, важной его характеристикой является видовая структура. Видовая структура строится по принципу трофических уровней и по принципу доминирующих видов. Первый принцип основан на том, что гидробионтов разных групп объединяет не только принадлежность к территории, но и трофические взаимоотношения. Автотрофы создают органическое вещество (первичную продукцию), которой питаются организмы других трофических уровней (консументы). Связи разных гидробионтов между собой и с окружающей водной средой определяют целостность гидробиоценоза. В зависимости от количества видов, входящих в состав гидробиоценоза, определяется его сложность и упорядоченность.

Гидроэкосистема стремится к избыточности видов, которая является предпосылкой ее устойчивости при изменении условий. Причины устойчивости: 1) Если один вид выпадает, его заменяет другой, 2) За счет дублирования энерг потоков увеличивается эффективность использования ресурсов на каждом трофич уровне. Следовательно, чем больше видовое разнообразие, тем устойчивее гидробиоценоз. С другой стороны, минимальное видовое разнообразие определяется числом неизбыточных элементов. Поэтому нет необходимости изучать все связи экосистемы, кроме наиболее существенных.

так как растения модифицируют среду, нивелируя влияние внешних воздействий.

Однако превышение обилия хищников приводит к резкому уменьшению разнообразия, как в случае массового развития гребневика мнемиопсиса.

Биоразнообразие возрастает по ходу трофической цепи (БР мирных больше чем хищников).

Принцип увеличения ресурсов среды, повышения пространственной гетерогенности для повышения биоразнообразия используется при создании искусственных рифов. За счет увеличения поверхностей создают новые биотопы для развития перифитона. Вообще, для перифитона характерно наибольшее разнообразие за счет разнообразия условий его обитания.

По структуре доминирования выделяют виды-доминанты, роль и развитие которых в экосистеме наибольшее. Роль субдоминантов несколько меньшая. Наименьшая роль второстепенных видов или видов, случайно попавших в биоценоз. Среди доминирующих видов выделяются виды-эдификаторы, которые в процессе своей жизнедеятельности наиболее существенно влияют на состояние водной среды и на других членов гидробиоценоза. Пример – моллюск дрейссена, которая образует массовые скопления.

Второстепенные виды являются резервом для пополнения и замещения видов-доминантов.

Биоразнообразие определяется количеством видов и степенью их доминирования. В сообществах с низким биоразнообразием сильно выражено доминирование, в богатых видами сообществах высока выравненность. При благоприятных условиях численность видов в биоценозах возрастает, но каждый вид представлен малым количеством особей. Это Р-сообщества, со слабым влиянием доминанта. В неблагоприятных условиях видовое разнообразие уменьшается, но численность каждой популяции повышается. Это М-сообщества с сильным влиянием доминанта. Например, после спуска рыбоводных прудов большая часть гидробионтов погибает, а при заполнении медленно восстанавливается. В Р-сообществах даже незначительные колебания условий приводят к изменению разнообразия, в М-сообществах изменениями затрагиваются лишь эдифицирующие виды, которые сглаживают влияние внешних факоров (принцип утюга).

Сообщество соленых озер с низким видовым разнообразием за счет специализации имеет большое развитие.

Кроме генетического, экологического и видового, существует также иерархия биоразнообразия.

Также различают биоразнообразие жизненных форм, экоморф, возрастное, размерное разнообразие, типов жизненных циклов, трофических цепей, консорций и.т.д.

На биоразнообразие большую роль оказывает колебание факторов

Поэтому разнообразие возрастает от высоких широт к тропикам, где условия стабильны в течение года, например в коралловых рифах. Для разных груп животных разнообразие сильно варьирует в зависимости от географического положения. Однако, чрезмерная стабильность уменьшает биоразнообразие.

При увеличении температуры воды и площади водоема биоразнообразие возрастает.

Следовательно, между видовым разнообразием гидробиоценоза и количеством энергии, поступающей в него существует прямая коррелятивная связь.

Различают 3 оси гиперпространства ниш: пространство, время и пища, в которых виды разделяются и замещают друг друга.

Существует две области применения БР: 1) БР увеличивает стабильность экосистем , 2) Мониторинг окружающей среды, так как видовой состав гидробионтов является показателем качества водоема.

Минимум разнообразия наблюдается в евтрофных условиях. Однако, в случаях промышленного воздействия или заморов уменьшается как разнообразие, так и трофность. Например, после ряда заморов на Одесском мелководье (банка), уменьшилось висло видов с 40 до 14, а биомасса – на порядок.

Иногда высокая выравненность может быть вызвана деградацией сообщества, поэтому надо комплексно оценивать качество среды.

Адекватный ответ гидробионтов на изменение факторов среды (особенно антропогенных) лежит в основе биоиндикации качества вод, в которой биоразнообразие – очень важный критерий. Встречаемость и количество видов, соотношение их развития, функциональное разнообразие (фильтаторы и илояды). Один из аспектов биоразнообр – морфологическое разнообразие популяций. Особенностью гидробионтов, в частности, рыб, является более высокая по сравнению с позвоночными плодовитость, что ведет к разнообразию особей внутри популяций.

Экономическое значение Биоразнообразия заключается в обеспечении сельскохозяйственной продукцией, лекарственными препаратами, отдыхе на природе… Экономическая выгода от биоразнообр оценивается в 3 трлн. длр. Сложность проблемы в том, что БР должны доказывать свои преимущества в борьбе с экологически неприемлемой деятельностью (лесозаготовками, строительством).

Экономическое стимулирование сохранения БРО включает: 1) Субсидии на развитие экологиески приемлемой деятельности (туристической и рекреационной), 2) компенсацию за ущерб, наносимый дикими животными, 3) Развитие интенсивных методов ведения с-х.

Воздействия, анправленные на сохранение видов животных, находящихся под угрозой уничтожения или вымирания: 1) Перераспределение особей между отдельными территориями. 2) Восстановление и увеличение емкости местообитания путем привлечения новых особей, например, путем создания искусственных нерестилищ. 3) Ограничение расселения особей, например, путем огораживания. 4) Выкармливание молодняка. 5) Вакйинация. 6) Контроль за хищниками и паразитами. 7) Борьба с браконьерами. 8) Отлов слабых и больных животных. 9) Активная помощь животным при залповых сбросах например нефти. 10) Отлов особей для разведения в неволе. 11) Криоконсервация геномов редких видов для длительного хранения. 12) Трансплантация эмбрионов после искусственного оплодотворения, когда зародыш вынашивается близким видом.

Биологическое загрязнение – внесение в гидроэкосистемы организмов, ухудшающих условия существования естественно сложившихся сообществ. Основными компонентами являются разные органические в-ва и микроорганизмы, попадающие в водоемы со сточными водами, с балластными водами кораблей. Значительные антропогенные изменения окружающей среды приводят к непредсказуемым последствиям в поведении болезнетворных орг-мов, это происходит в таких случаях: 1) При мутации болезнетворного орг-ма, приведшей к резкому возрастанию поражающей способности. 2) При занятии болезнетворным орг-мом новой экол ниши в связи с ее пустотой. 3) При внедрении болезнетворного орг-ма в экосистему, в которой нет мех-мов регуляции его численности. 4) При резком изменении среды обитания орг-ма-мишени, что снижает его иммунитет. Новая опасность возникает в связи с развитием генной инженерии и биотехнологий. Созданные искусственным путем микроорг-мы с неизвестными св-вами при несоблюдении правил безопасности попадают в окруж среду

Примеры инвазии новых видов: 1) вселение в Черное и Каспийское море мнемиопсиса, который сыел рачков, являющихся пищей планктофагов, 2) Вселение дрейссены в реки из моря, она поселяется и обрастает гидросооружения, 3) Вселение в Волгу китайского мохнорукого краба, который разрывает сети и питается рыбой в сетях, разрушают берега своими норами, плотины и дамбы, переносчик легочной двуустки

В процессе интродукции… новых видов в сложившиеся экосистемы необходимо учитывать следующие конфликтные ситуации между аборигенными и вселяемыми видами: 1) Вероятность уничтожения вселяемых особей хищниками. 2) Вероятность скрещивания искусственно полученных форм с дикими, что разрушает генофонд аборигенных популяций. 3) Вероятность внесения экзопаразитов и возбудителей опасных и ранее не встречавшихся заболеваний. 4) Возможность конкуренции за гиперпространства.

Поэтому одной из причин утраты видов на планете считают вытеснение естественных форм интродуцированными.

Для количественной оценки видового разнообразия используют два подхода: 1) Построение кривых относительного обилия или доминирования (индекс ИЦЗ). ИЦЗ (Индекс ценотической значимости) рассчитывают по формуле:

где р – встречаемость вида, %, В – его средняя биомасса, г/м³